“완두콩 껍질, 절대 버리지 마세요” 아무도 몰랐다…놀라운 반전, 뭐길래

작성일 07-25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- POSTECH 김원배 교수팀, 강자성 복합소재 기반 고성능 수퍼커패시터 개발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="xy5LWBnb1w">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e95d9b0e2cde63fc9b0c0eb44d65691017b87898721016184a4c025f4e6221c8" dmcf-pid="yxn1Mw5rGD" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="완두콩 껍질.[게티이미지뱅크]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/25/ned/20250725144206589vgyi.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="zBSPst6FHY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/25/ned/20250725144206589vgyi.jpg" width="658"></p>
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            완두콩 껍질.[게티이미지뱅크]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="80171b4c0b2ead40edc26e25491e2f51b9d73015b836875e3a907fbe63a07301" dmcf-pid="WMLtRr1mYE" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] “지구를 생각한다면 완두콩 껍질 이젠 함부로 버리지 마세요.”</p>
          <p contents-hash="88dbd8e05e50a203de6d5852c28ce569eb425f28c8e0eabf13c00145eb55eebf" dmcf-pid="YRoFemtsZk" dmcf-ptype="general">POSTECH(포항공과대학교) 연구팀이 버려지는 식물 열매껍질에서 얻은 천연 소재로 고성능 수퍼커패시터를 개발했다. 이 기술은 충전 시간은 빠르지만 에너지 저장용량이 부족한 기존 커패시터의 단점을 극복할 수 있는 차세대 친환경 에너지 저장 기술로 주목받고 있다.</p>
          <p contents-hash="6726ad892a91adea9dfbf4610b095f80a6a365a14d390e85aad5e320d5f88367" dmcf-pid="GnAuLhUl5c" dmcf-ptype="general">전기차 보급이 확산되고, 재생에너지 사용이 늘어나면서 ‘빠르고 오래가는’ 에너지 저장(ESS) 기술에 대한 중요성이 커지고 있다. 그런데 기존 리튬이온 배터리는 충전 시간이 길고 수명이 짧다. 반면 커패시터(capacitor)는 단 몇 초 만에 충전되고 수명도 길지만, 에너지 저장용량이 적다는 한계가 있었다. ‘수퍼커패시터(supercapacitor)’는 이러한 배터리와 커패시터의 장점을 같이 챙길 수 있는 에너지 저장 시스템으로 빠른 충전 시간과 높은 에너지 저장용량을 모두 확보할 수 있으나, 현재 제품군은 산업에서 요구하는 기준을 아직 충족하지 못하고 있다.</p>
          <p contents-hash="a79928f10f7f934c0c425d3373dcb912a79ad26058a23c41367ebe3bbd6f057e" dmcf-pid="HLc7oluS1A" dmcf-ptype="general">연구팀은 완두콩 껍질과 꽃식물인 ‘피테켈로비움 둘체(Pithecellobium dulce)’의 열매껍질에 주목했다. 이 껍질들을 태우면 표면에 수많은 구멍이 뚫린 다공성 탄소 소재가 되는데, 표면적이 넓고 전기가 잘 통해 에너지 저장 장치의 핵심 부품인 전극으로 사용하기에 매우 적합하다.</p>
          <p contents-hash="75db5fa05c68b04d865ccdb2fca33af355d13fd3b7ddedb8f955db9d2ad90b8c" dmcf-pid="XokzgS7vtj" dmcf-ptype="general">여기에 코발트와 코발트 산화물을 더해 자성을 띠는 복합 소재를 만들었다. 이 소재는 외부에서 자기장을 가하면 자석이 쇳가루를 한 방향으로 정리하듯 전극 물질의 자화 방향 또는 스핀이 질서정연하게 정렬된다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9c29a4fea306472ace549d6414f970359c4ff012c6cae07d2d142403f8f60406" dmcf-pid="ZgEqavzTtN" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="탄소계 물질과 강자성 소재의 복합화 전극재료의 반응 메커니즘과 외부자기장 하의 수퍼커패시터 셀 구성 모식도.[POSTECH 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/25/ned/20250725144206815lany.jpg" data-org-width="1070" dmcf-mid="QCvQOFP35r" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/25/ned/20250725144206815lany.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            탄소계 물질과 강자성 소재의 복합화 전극재료의 반응 메커니즘과 외부자기장 하의 수퍼커패시터 셀 구성 모식도.[POSTECH 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="192afff2f96d2d770153d18e97897dacd0f8f3d237f2b74e8ffa54a7d9635975" dmcf-pid="5aDBNTqy1a" dmcf-ptype="general">연구팀은 식물 유래 탄소 소재와 자성 소재를 복합화하여 전극으로 사용하는 수퍼커패시터 시스템을 제작했다. 일상생활에서 사용하는 부착형 자석 정도의 자기장 (6 mT)을 가한 결과, 전극 에너지 저장용량이 53.8% 증가했고, 전기 저항은 절반 가까이 줄어 충·방전 속도도 빨라졌다. 자기장이 에너지 저장 장치에 실질적인 효과를 낸 것은 이번이 처음이다. 이 시스템은 자기장 조건에서 에너지 밀도가 42.1% 향상됐고, 1만 회 이상 충전과 방전을 반복한 후에도 96.2%의 성능을 유지하며 높은 안정성을 입증했다.</p>
          <p contents-hash="ee936fece4855b0095b0972fbe4c193aaedd434db958b592c200ce70470ea2bd" dmcf-pid="1NwbjyBW1g" dmcf-ptype="general">이 기술은 각종 전자기기에 쓰일 수 있으며, 재생에너지로 생산한 전기를 효율적으로 저장하고 빠르게 공급하는 시스템에도 활용될 수 있다. 더불어 식물 껍질을 재활용한 친환경 기술로 폐기물 저감과 환경 보호 효과도 기대된다.</p>
          <p contents-hash="9bfeae9cf7d6394ab9057fa5037ae182230335ae012c2c5dc5cc0366ccc755ca" dmcf-pid="tjrKAWbYXo" dmcf-ptype="general">김원배 교수는 “그동안 이론으로만 논의되던 자기장을 활용한 성능 향상을 실제 시스템으로 구현한 점에 의미가 있다”며 “이 기술은 전기차와 스마트그리드, 재생에너지 저장 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="4259bd737671f9f00ea333a279026015622a2ed70aec25855bdd8e2e2ff0e5b9" dmcf-pid="FAm9cYKG5L" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘컴포지트 파트 비-엔지니어링’에 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
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